[发明专利]一种建立三角函数分布的风力机尾流评估模型的方法

权利要求书

1.一种建立三角函数分布的风力机尾流评估模型的方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤1)提取风力机的轮毂高度z_h，地形粗糙度z₀；

步骤2)确定尾流扩散系数k_w；

步骤3)确定尾流压力恢复到来流压力时的尾流初始直径D₁；

步骤4)确定尾流直径D_w；

步骤5)确定尾流区假定速度U_F；

步骤6)确定三角函数的系数K；

步骤7)确定三角函数的系数A和B；

步骤8)确定尾流区的速度亏损分布；

步骤9)确定尾流区的速度分布；

通过以上步骤准确评估风力机尾流效应；

在步骤1)中，根据风力机型号和周围地形环境，提取风力机的轮毂高度z_h，以及确定地形粗糙度z₀；

在步骤2)中，由公式(1)计算尾流扩散系数k_w，尾流扩散系数k_w表征尾流区的尾流半径沿流向方向的增长速率；

在步骤3)中，由公式(2)计算尾流初始直径D₁；

在步骤4)中，在任一流向位置，尾流直径D_w可以用公式(3)表示：

D_w＝2k_wx+D₁ (3)

其中：x为距离风力机的流向距离；

在步骤5)中，尾流区的假定速度U_F可以通过Frandsen尾流模型得出，用公式(4)表示：

其中：U_∞为自由来流的速度；

在步骤6)中，采用Cosine的三角函数来表示尾流区的速度亏损，用公式(5)表示：

其中：U_w为尾流区的速度；A，K，B为三角函数的系数；r为尾流区内距离风力机轮毂中心线的距离；

其中，三角函数的周期等于尾流直径，即：

在步骤7)中，速度亏损在尾流区的边界处为0，即在该位置处，尾流区的速度已经恢复到来流速度，因此，当r＝D_w/2时，速度亏损为0，满足公式(7)：

另一方面，采用三角函数尾流模型计算得到的质量流量与采用Frandsen尾流模型计算得到的质量流量相等；可以用公式(8)表示：

根据公式(7)(8)可以得出：

由公式(5)、(6)、(9)计算尾流区的速度亏损分布，利用尾流区的速度亏损分布可以对风力机的尾流进行评估，进而可优化风电场内风力机的布置方案，提高风电场的发电量；

U_w＝U_∞-U_∞Acos(Kr)-U_∞B (10)。